火星上大规模频发的沙尘现象（例如尘卷风和沙尘暴）中因矿物颗粒间的摩擦碰撞会产生强电场。该电场极有可能击穿低气压、低电导率的火星大气,诱发等离子体电化学反应并对大气组分和表面物质产生重要影响。由于缺少就位测量手段,目前还未发现火星表面放电现象的直接证据及相关报道。进行实验室模拟研究是探究火星大气放电过程及其反应机理的重要手段。本研究在模拟的火星环境下,通过系统研究实验参数对反应产物种类、产物产率及可能的反应路径的影响,初步揭示了火星表面大气放电的基本物理过程、相关机理和火星大气放电与火星物质间相互作用。本研究为CO2辉光放电在火星表面的大气资源利用论证了可行性,提供了基础实验数据。本文作者通过系统开展模拟火星条件下的大气放电实验,得到了如下结论:1)在CO2辉光放电中,不同放电参数（频率、驱动电压、气压、电极间距）、电极材料、气体种类、放电方式会影响到最终的产物CO、O2、O3的浓度;2)实验参数都与放电功率相关,放电功率是影响CO2辉光放电产物含量和相对丰度比率的最主要原因,本文给出了产物产率和功率的关系:3)通过分析CO2辉光放电产物中O2/CO比值和火星大气中该比值的变化,本文推测火星大气中的CO和O2年浓度变化可能和火星沙尘事件有关;4)通过对CO2放电过程中的等离子体发射光谱激发谱线的归属指认,分析了放电过程中存在的粒子种类、数密度等相关信息,讨论了火星条件下的CO2辉光放电过程中的主要反应途径。全文分为七个章节,前言部分介绍了火星探测和火星基本状况,主要有运行轨道参数、地形特点、岩石矿物、火星大气等相关内容;第一章介绍了火星沙尘暴、尘卷风中产生电场和放电的过程及机理;第二章介绍了CO2的分子结构和能级,等离子体放电CO2的分解过程和机制;第三章介绍了在火星模拟环境下进行的放电相关实验的实验仪器和实验过程;第四章介绍了模拟火星环境下CO2放电实验结果,分析了各放电参数（频率、驱动电压、气压、电极间距）对产物浓度的影响,并通过分析放电中的其他参数（放电波形、功率、产物比例等）对放电参数的作用过程进行了解释,为CO2放电制备O2提供了必要参数;第五章利用原位CO2等离子体发射光谱对第四章实验结果进行了分析,通过光谱归属指认了CO2放电等离子体中出现的粒子种类和可能的反应路径;第六章是总结和展望部分,该部分对论文进行了总结、指出目前的不足并对未来的研究工作提出了改进意见。